рус eng
«ИЗВЕСТИЯ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА». СЕРИЯ «МАТЕМАТИКА»
«IZVESTIYA IRKUTSKOGO GOSUDARSTVENNOGO UNIVERSITETA». SERIYA «MATEMATIKA»
«THE BULLETIN OF IRKUTSK STATE UNIVERSITY». SERIES «MATHEMATICS»
ISSN 1997-7670 (Print)
ISSN 2541-8785 (Online)

Список выпусков > Серия «Математика». 2025. Том 53

Навигация беспилотных автономных аппаратов на основе регистрации и передачи наблюдений окружающего ландшафта

Автор(ы)

А. Б. Миллер1, К. В. Степанян1, Б. М. Миллер1, А. К. Попов1

1Институт проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, Москва, Российская Федерация

Аннотация
Навигация по наблюдениям текущего видеоизображения является одним из наиболее перспективных средств управления беспилотными аппаратами в условиях ограниченного доступа к сигналам спутниковых систем глобального позиционирования. В режиме автономного движения простое добавление видеокамеры при отсутствии средств распознавания и интерпретации к системе инерциальной навигации не дает значимого эффекта. Поэтому извлечение навигационной информации из последовательности изображений играет ключевую роль. Важной характеристикой наблюдаемых изображений является эволюция порождаемого информационного потока, обработка которого позволяет оценить абсолютные линейные и угловые скорости аппарата, что является значительным расширением возможностей системы управления.
Об авторах

Миллер Александр Борисович, канд. техн. наук, Институт проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, 127051, Москва, Российская Федерация, amiller@iitp.ru

Степанян Карен Вартанович, канд. физ.-мат. наук, доц., Институт проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, 127051, Москва, Российская Федерация, ИППИ РАН, KVStepanyan@iitp.ru

Миллер Борис Михайлович, д-р физ.-мат. наук, проф., Институт проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, 127051, Москва, Российская Федерация, bmiller@iitp.ru

Попов Алексей Константинович, Институт проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, 127051, Москва, Российская Федерация, ap@iitp.ru



Ссылка для цитирования
Миллер А. Б., Степанян К. В., Миллер Б. М., Попов А. К. Навигация беспилотных автономных аппаратов на основе регистрации и передачи наблюдений окружающего ландшафта // Известия Иркутского государственного университета. Серия Математика. 2025. Т. 53. C. 18–34. https://doi.org/10.26516/1997-7670.2025.53.1
Ключевые слова
навигация, беспилотный аппарат, последовательность изображений, оценка скоростей
УДК
519.7
MSC
93-10, 93C41
DOI
https://doi.org/10.26516/1997-7670.2025.53.18
Литература
  1. Миллер А., Миллер Б. Определение скорости АНПА при помощи акустического зондирования профиля дна // Информационные процессы. 2017. Т. 17, № 3. С. 165–171. 
  2. Навигация БПЛА на основе последовательностей изображений, регистрируемых бортовой видеокамерой / А. Б. Миллер, Б. М. Миллер, А. К. Попов, К. В. Степанян // Автоматика и телемеханика. 2017. № 12. C. 141–153. https://doi.org/10.1134/S0005117917120098 
  3. Управление автономными подвижными средствами по наблюдениям окружающего ландшафта / А. Б. Миллер, Б. М. Миллер, А. К. Попов, К. В. Степанян // XIV Всероссийское совещание по проблемам управления (ВСПУ-2024). М. : ИПУ РАН, 2024. C. 1929–1933. 
  4.  Миллер Б. М., Федченко Г. И., Морскова М. Н. Расчет сдвига изображения при панорамном фотографировании // Известия ВУЗов. Геодезия и Аэрофотосъемка. 1984. № 4. С. 81–89. 
  5. Миллер Б. М., Федченко Г. И. Влияние ошибок ориентации носителя на сдвиг изображения при фотографировании с движущегося объекта // Известия вузов. Геодезия и Аэрофотосъемка. 1984. № 5. С. 75–80. 
  6. Пугачев В. С., Синицын И. Н. Стохастические дифференциальные системы. М. : Наука, 1985. 559 с. 
  7. Оптический поток в задачах навигации и управления беспилотными автономными средствами / К. В. Степанян, А. К. Попов, А. Б. Миллер, Б. М. Миллер // Информационные процессы. 2023. Т. 23, № 4. C. 526–544. 
  8. Farneb¨ack G. Fast and Accurate Motion Estimation using Orientation Tensors and Parametric Motion Models // Proceedings of 15th International Conference on Pattern Recognition (ICPR-2000). Barcelona, Spain : IEEE, 2000. Vol. 1. P. 135– 139. https://doi.org/10.1109/ICPR.2000.905291 
  9. Horn B. K. P., Schunck B. G. Determining Optical Flow // Artificial Intelligence. 1981. Vol. 17. P. 185–203. https://doi.org/10.1016/0004-3702(81)90024-2 
  10. Kistlerov V.L., Kitsul P. I., Miller B. M. Computer-aided design of the optical devices control systems based on the language of algebraic computation FLAC // Mathematics and Computers in Simulation. 1991. Vol. 33, N 4. P. 303–307. https://doi.org/10.1016/0378-4754(91)90109-G
  11. Lucas B., Kanade T. An iterative image registration technique with an application to stereo vision // IJCAI’81 Proceedings of 7𝑡ℎ International Joint Conference on Artificial Intelligence. Vancouver, Canada. 1981. Vol. 2. P. 674–679. 
  12. Miller A., Miller B., Miller G. AUV navigation with seabed acoustic sensing // 2018 Australian & New Zealand Control Conference (ANZCC). Melbourne, VIC, Australia : IEEE, 2018. P. 166–171. http://doi.org/10.1109/ANZCC.2018.8606561
  13. Miller A., Miller B., Miller G. Navigation of Underwater Drones and Integration of Acoustic Sensing with Onboard Inertial Navigation System // Drones. 2021. Vol. 83, N 5. https://doi.org/10.3390/drones5030083
  14. UAV Landing Based on the Optical Flow Videonavigation / A. Miller, B. Miller, A. Popov, K. Stepanyan // Sensors. 2019. Vol. 19, N 6. Art. 1351. https://doi.org/10.3390/s19061351
  15. Estimation of velocities via Optical Flow / A. Popov, A. Miller, B. Miller, K. Stepanyan // 2016 International Conference on Robotics and Machine Vision. Moscow, Russia : SPIE, 2016. P. 1025303. http://doi.org/10.1117/12.2266365
  16. Optical Flow and Inertial Navigation System Fusion in UAV Navigation / A. Popov, A. Miller, B. Miller, K. Stepanyan // Proc. SPIE 9986, International Conference Defence and Security, Unmanned/Unattended Sensors and Sensor Networks XII. Edinburgh, United Kingdom : SPIE, 2016. P. 998606. https://doi.org/10.1117/12.2241204
  17. Optical Flow as a Navigation Means for UAVs with Opto-electronic Cameras / A. Popov, B. Miller, A. Miller, K. Stepanyan // Proc. 56 Israel Annual Conf. Aerospace Sciences. Tel-Aviv and Haifa, Israel. March 9-10, 2016. ThL2T5.2. 
  18. Sebesta K., Baillieul J. Animal-inspired agile flight using optical flow sensing // 2012 IEEE 51st Conference on Decision and Control (CDC). Maui, HI, USA: IEEE, 2012. P. 3727–3734. https://doi.org/10.1109/CDC.2012.6426163 
  19. Autonomous Underwater Unmanned Vehicular Recovery System based on Low-Cost Inter-Aural Time Differentiation Passive Sonar / P. Singh, A. Sehgal, P. Shah, J. Kadarusman // Proceedings of 2007, Mediteranian Conference on Control and Automation. Athens, Greece: IEEE, 2007. P. 1–5. https://doi.org/10.1109/MED.2007.4433687
  20. Song Z., Bian H., Zielinski A. Application of acoustic image processing in underwater terrain aided navigation // Ocean Engineering. 2016. Vol. 121. P. 279–290. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2016.05.039



Полная версия (русская)